主な違い – miRNAとsiRNA
miRNAとsiRNAは、遺伝子の制御に関与する2種類のノンコーディングRNAです。
また、癌や感染症の治療において、新規の治療薬としての役割も果たします。
miRNAとsiRNAはともに短い二重鎖RNA分子で、メッセンジャーRNA（mRNA）を転写後レベルで標的として遺伝子サイレンシング効果を発揮する。
遺伝子サイレンシングという点では類似していますが、その作用機序や臨床応用はそれぞれ異なっています。
miRNAとsiRNAの主な違いは、miRNAは複数のmRNAを標的として作用しますが、siRNAは単一のmRNAを標的として作用し、その種類は非常に特異的です。
このように、miRNAとsiRNAの治療アプローチも互いに異なっています。
miRNAとは
マイクロRNA（miRNA）は、19～25塩基からなる短い一本鎖のRNA分子であり、1993年にエレガンスで初めて発見された。
miRNAは、低分子干渉RNAの一種で、遺伝子の発現を転写後レベルで抑制する。
miRNAの遺伝子は、RNAポリメラーゼによって転写され、primary miRNA (pri-miRNA) が生成されます。
pri-miRNAは5’キャップされ、3’末端でポリアデニル化されており、二本鎖のステムループ構造を形成しています。
これらのpri-miRNA分子は、マイクロプロセッサー複合体によって切断され、前駆体miRNA（pre-miRNA）を形成する。
プレ-マイクロRNAの二重鎖分子は、70-100ヌクレオチドからなる。
Exportin 5タンパク質は、プレ-マイクロRNA分子を核から細胞質へ輸送し、Dicerタンパク質によってさらにmiRNAに加工される。
miRNAは、18-25ヌクレオチドからなる二重鎖RNAです。
ダイサーは、RNase IIIのような酵素の一種である。
図1: miRNAの形成と機能
miRNAは、RNA-induced silencing complex（RISC）タンパク質と結合し、miRISCと呼ばれる複合体を形成する。
miRISC複合体では、miRNAのセンス鎖が放出される。
そして、miRISC複合体中のアンチセンスRNA鎖と相補的な配列を持つmRNAが、部分的な相補的塩基対形成により選択される。
このmiRISC複合体と標的mRNAとの結合により、翻訳が抑制されたり、mRNA分子が分解されたり、mRNA分子が切断されたりする。
siRNAとは
小干渉RNA（siRNA）は、短い二重鎖RNAの一種であり、mRNAを切断することにより遺伝子の発現を抑制する。
このsiRNAは、エレガンスで発見されたRNA干渉（RNAi）と呼ばれる、外来RNAによる効果的な遺伝子阻害のプロセスでも最初に発見された。
二本鎖RNA（dsRNA）分子は、細胞遺伝子の転写、病原体の感染、人工的な導入などにより、細胞内に生成されることがあります。
このdsRNAはDicerタンパク質によって切断され、siRNAと呼ばれる小さなdsRNAになる。
このsiRNAは21-23ヌクレオチドの長さで、3’末端に2ヌクレオチドのオーバーハングを持つ。
細胞質内のsiRNAはRISCタンパク質と結合しており、siRNA分子のセンス鎖はRISCのアルゴノート2（AGO2）成分と呼ばれるエンドヌクレアーゼによって切断される。
該当するmRNA分子は、RISCタンパク質に付着したままのsiRNAのアンチセンスRNA鎖によって認識される。
標的mRNA分子の切断は、AGO2コンポーネントによって行われる。
siRNAは特定のmRNA分子のみを標的とすることができるため、siRNAによって特定の遺伝子発現を抑制することが可能である。
また、siRNAは本来哺乳類には存在しないため、特異的な治療薬として利用することができる。
miRNAとsiRNAの類似性
- miRNAとsiRNAは共に短い二重鎖のRNA分子です。
- miRNAとsiRNAは共に遺伝子制御に関与するノンコーディングRNAの一種です。
- 両者ともメッセンジャーRNAを標的として、転写後レベルで遺伝子抑制効果を発揮する。
- どちらもがんや感染症などの新しい治療薬として期待されている。
miRNAとsiRNAの違い
定義
miRNA。
メッセンジャーRNAの相補的な部分に結合して、遺伝子の発現を抑制する短いRNAのこと。
siRNA。
RNA干渉（RNAi）経路で働くRNAの短いセグメント。
発生状況
miRNAのこと。
miRNAは、動物や植物に存在する。
siRNA。
siRNA：下等動物や植物に存在するが、哺乳類には存在しない。
構造
miRNA: miRNAは18-25ヌクレオチドの長さの一本鎖分子で、3’末端に2つのヌクレオチドがオーバーハングしている。
siRNA: siRNAは21-23ヌクレオチドの長さの二重鎖分子で、3’末端に2ヌクレオチドがオーバーハングしている。
ダイサー処理前
miRNA。
ダイサー処理前のmiRNAは、ミスマッチが散見される70-100ヌクレオチドを含む前駆体miRNAの状態です。
前駆体miRNAは、ヘアピンループ構造で存在する。
siRNA。
ダイサー処理前のsiRNAは、30-100ヌクレオチドからなる二本鎖RNA分子です。
相補性
miRNA。
miRNAは、mRNAと部分的に相補的です。
主にmiRNAの非翻訳領域を標的としています。
siRNA。
標的mRNAに完全に相補的なsiRNA。
mRNAの標的数
miRNA。
miRNAは100種類以上のmRNAを同時にターゲットにすることが可能です。
siRNA。
1種類のmRNAのみを標的とすることができる。
遺伝子制御の仕組み
miRNA miRNAは、mRNAを分解することで翻訳を抑制する。
miRNAは、ターゲットに相補性が高い場合、エンドヌクレオティックな切断はほとんど起きない。
siRNA。
核酸分解により遺伝子発現を制御する。
レギュレーション
miRNAのこと。
miRNAは、miRNAが転写された遺伝子と同じ遺伝子や、他の多くの遺伝子を制御する。
siRNA。
siRNAが転写された遺伝子のみを制御する。
臨床応用
miRNA 創薬ターゲット、治療薬、診断薬、バイオマーカーとしてのmiRNA。
siRNA。
治療薬としてのsiRNA。
結論
遺伝子発現の制御に関与する非コードRNAには、miRNAとsiRNAの2種類があります。
miRNAもsiRNAも二本鎖のRNA分子です。
どちらのRNAもRNA干渉と呼ばれるプロセスにより、同様のメカニズムで遺伝子をサイレンシングする。
しかし、miRNAは、mRNAの非翻訳領域に相補的な配列を持つため、多くの種類のRNAを標的とすることが可能である。
一方、siRNAは、特定の種類のmRNAのみを標的とすることができます。
したがって、miRNAとsiRNAの主な違いは、RNA干渉におけるそれぞれのRNAの種類の特異性であるといえます。
